消費機器【甲種】コージェネレーションシステム

燃料電池は電解質の種類によって分類され、固体高分子形、りん酸形、固体酸化物形、溶融炭酸塩形等がある。

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家庭用の固体高分子形燃料電池(PEFC)は、発電効率が系統電力より高い性能を有し、原則として毎日起動・停止する運転となっている。

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固体高分子形燃料電池は、燃料ガス中の硫黄分を取り除く脱硫装置は備えているが、CO変成器、CO選択酸化器は備えていない。

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固体酸化物形燃料電池は、作動温度が約700°Cであり、原則として毎日起動・停止する。

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現在最も普及している固体酸化物形燃料電池CGSは、作動温度が100°C以下であり、比較的起動停止が容易なシステムである。

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固体酸化物形燃料電池(SOFC)は、電解質に高分子(陽イオン交換膜)を使用し、作動温度が約600~1000℃と高いため触媒が不要である。

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燃料電池CGSでは、付臭剤中の硫黄分を除去する装置を改質器と燃料電池本体(セルスタック)との間に搭載している。

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水蒸気改質によって生成した改質ガス中の水素は、すべてメタン(CH4)に含まれていたものである。

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水蒸気改質反応は発熱反応であるため、燃焼などによる外部からの熱の供給は不要である。

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燃料電池本体(セルスタック)で発生する電力は直流のため、この電力を交流に変換するコンバーターが必要である。

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ガスエンジンを用いたCGSは、エンジンの回転で発電機を動かし交流電力を発生するため、コンバーターは必要ない。

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燃料電池CGSはガスエンジンCGSより熱回収効率が高く、ガスエンジンCGSは燃料電池CGSより発電効率が高い。

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単電池(セル)の発生電圧は約0.7Vであるが、単電池(セル)を電気的に並列接続することにより必要な電圧が得られる。

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家庭におけるエネルギー需要は家庭ごとに異なり予想ができないため、需要予測を前提とした運転制御を組み込んだ機種は存在しない。

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GHPの暖房サイクルにおけるガスエンジンの排熱は、温水として回収され、冷媒の加熱に用いられる。

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冷凍機の能力を表す単位として、慣例的に冷凍トン(RT)が用いられ、1冷凍トンは、0℃の水1トンを12時間で0℃の氷にするために取り去る熱量をいう。

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GHPのエンジンを作動させるための重要な条件として、「最適な混合比の混合ガスを適量に供給する」、「シリンダー内を適正な圧縮圧力にする」、「最適な点火時期に強い火花を飛ばす」の3条件がある。

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ガスエンジンヒートポンプ(GHP)では、冷媒の圧縮行程にガスエンジンの動力が用いられている。

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ガスタービン式のコージェネレーションシステムは、電気出力に比べ熱出力の割合が大きく、排熱は主に蒸気として回収する。

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ガス夕ービン式のコージェネレーションシステムは、電気出力に比べて熱出力の割合が大きく、蒸気を多量に必要とする産業用や地域冷暖房ヘの導入が多い。

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コージェネレーション設備では、電気主任技術者の専任や保安規程の届け出が必要であり、点検を委託することはできない。

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熱電比（熱需要/電気需要）が比較的低い建物は、コージェネレーションシステムの導入に向いている。

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ガスエンジンヒートポンプ(GHP)に用いられる4サイクルエンジンの爆発行程では、ピストンが下死点に近づいたときに点火プラグで火花を飛ばす。

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吸収冷温水器には、加熱源としてガスの燃焼熱に加え、コージェネレーションシステムからの廃熱を利用したものがある。

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吸収冷凍機の再生器では、冷媒を吸収して濃度が薄くなった吸収溶液を加熱して冷媒を蒸発させている。

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吸収冷凍機における二重効用吸収冷凍サイクルでは、単効用吸収冷凍サイクルに比べ、冷却水に捨てられる熱の比率が大きい。

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吸収冷凍サイクルは、蒸発、吸収、再生、凝縮の各行程からなり、蒸発行程の加熱用に都市ガスが用いられる。

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圧縮式の冷暖房機器では、膨張弁で冷媒ガス通路を切り替えることにより、冷房運転と暖房運転とを切り替える。

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冷凍機の運転性能を表すには成繢係数(COP)が用いられ、次の式で求められる。COP = 冷凍能力(kW) / ガス加熱量(kW)

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